molibdênio e a fixação biológica de nitrogênio na cultura da soja
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Uni- ANHANGUERA - CENTRO UNIVERSITÁRIO DE GOIÁS CURSO DE AGRONOMIA MOLIBDÊNIO E A FIXAÇÃO BIOLÓGICA DE NITROGÊNIO NA CULTURA DA SOJA NARA CRISTINA TEIXEIRA GOIÂNIA Maio/2013 1 NARA CRISTINA TEIXEIRA MOLIBDÊNIO E A FIXAÇÃO BIOLÓGICA DE NITROGÊNIO NA CULTURA DA SOJA. Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Agronomia do Centro Universitário de Goiás, UniANHANGUERA, sob orientação da Dra Luciana Domingues Bittencourt Ferreira, como requisito parcial para obtenção do título de Bacharel em Agronomia. GOIÂNIA Maio/2013 2 NARA CRISTINA TEIXEIRA MOLIBDÊNIO E A FIXAÇÃO BIOLÓGICA DE NITROGÊNIO NA CULTURA DA SOJA Trabalho de conclusão de curso apresentado à banca examinadora como requisito parcial para obtenção do Título de Bacharel em Agronomia do Centro Universitário de Goiás - UniANHANGÜERA, defendido e aprovado em _____ de ____ de _______ pela banca examinadora constituída por: _________________________________ Prof.ª Dr.ª Luciana Domingues Bittencourt Ferreira (Orientadora) _________________________________ Prof.ª Drª Cristiane Regina Bueno Aguirre Ramos (Membro) ______________________________ Prof.ª Ms. Bruna Fagundes Crispim (Membro) 3 AGRADECIMENTOS Agradeço aos meus pais Jasi Rubens Carlos Teixeira e Cátia Regina da Silva Teixeira que tornaram possível a realização do meu sonho que agora se concretiza, sem eles certamente eu não chegaria até aqui, agradeço também aos colegas de Faculdade aos amigos do dia a dia 4 RESUMO A soja (Glycine max, L Merril) é uma leguminosa extremamente importante no cenário mundial, considerada uma commodity . A cultura tem demanda cada vez mais elevada e, consequentemente, a exigência em cultivares mais produtivas são um dos principais requisitos na escolha das sementes, investimentos em pesquisas com enfoques em produtividades elevadas, características mais adaptáveis e resistência a pragas e doenças tem se destacado. Ao optar por cultivares com potencial produtivo elevado o produtor deve estar consciente das exigências requeridas por elas, uma vez que a satisfação em termos produtivos não depende apenas da carga genética do material, como também de fatores que estão diretamente ligados ao manejo. Dentre estes fatores está o monitoramento de possíveis pragas que podem interferir no bom desenvolvimento ou mesmo impedindo a emergência das plântulas; o fornecimento adequado de água em caso de culturas irrigadas, ou em caso de sequeiro um bom planejamento para que se evite períodos longos de seca, pois apesar de algumas cultivares apresentarem resistência a seca a água ainda é fator primordial para que haja os processos metabólicos da planta entre eles a translocação de nutrientes e a ocorrência da fotossíntese; e o fornecimento adequado de nutrientes, que em casos de cultivares com alto potencial produtivo possui demanda altamente elevada. Na cultura da soja, por exemplo, essa demanda é pelo Nitrogênio, que pode ser fornecido por meio de fertilizantes processados disponíveis no mercado ou por meio da bactéria simbiótica Rizhobium, que capta o N atmosférico e fixa no solo contando com o uso do Mo para esse processo. O objetivo desse trabalho é analisar a interação do micronutriente Molibdênio na absorção do macronutriente Nitrogênio e a ligação deste com bactérias simbióticas fixadoras do gênero Rhizobium. PALAVRAS-CHAVE: Glycine max, Rizhobium Leguminosa. 5 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 07 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 09 2.1 Aspectos gerais considerados no cultivo da soja 09 2.1.1 Solos do cerrado 09 2.1.1.1 Métodos utilizados para a correção de solos do cerrado 10 2.1.2 Cultura da soja 13 2.2 Aspectos fisiológicos 14 2.2.1 Aspectos fisiológicos da cultura da soja 14 2.2.2 Resposta da planta em relação a fatores ambientais 15 2.3 Aspectos nutricionais 16 2.3.1 Interferência dos nutrientes nas fases de desenvolvimento da planta 17 2.3.2 Contribuição do nitrogênio para a produtividade da soja 18 2.3.3 Mecanismos desenvolvidos para absorção e Fixação de Nitrogênio 18 2.3.4 Processos de inoculação 19 2.3.5 Fatores que interferem na eficiência da Fixação Biológica de Nitrogênio 2.3.6 O uso do Molibdênio na cultura da soja e sua interação com o rizóbio 20 21 3 CONSIDERAÇÕES FINAIS REFERÊNCIAS 24 25 _Toc322428029 6 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Relação entre o ph do solo e a disponibilidade de nutrientes 10 figura 2 Redução na saturação por alumínio na ctc 12 figura 3 Produtividade da soja em resposta a doses crescentes de gesso agrícola 13 figura 4 Aspecto visual das plantas de soja com e sem molibdênio 22 7 1 INTRODUÇÃO O agronegócio brasileiro tem alavancado substancialmente, e com isso o país vem se destacando tanto em termos produtivos interno e externo, como na exportação agrícola. Por esse motivo a balança comercial do país tem registrado valores de grande expressividade que tendem a aumentar cada vez mais (CONTINI et al., 2012). O crescente aumento da produtividade deve-se ao uso de novas tecnologias, as quais surgiram a partir da Revolução Verde na Segunda Guerra Mundial. Com o aumento da produção de alimentos tendo se tornado um fator decisivo, e o incentivo do governo com novas tecnologias ter motivado a produção em larga escala, produtos como açúcar, café, suco de laranja, soja, carne bovina, tabaco e álcool ganharam em 2010 o ranking de produção no Produto Interno Bruto. Dentre os produtos citados acima os três primeiros tem o Brasil como o maior produtor mundial, e os demais como o segundo maior (AGROSTAT, 2012). Em meio aos produtos com maiores destaques estão os grãos, a soja (Glicyne max), leguminosa de grande expressividade, considerada uma das mais importantes no mercado interno e externo devido sua ampla utilidade na alimentação humana e animal, tanto in natura como em produtos industrializados, tem crescido e vem aumentando significantemente no cenário nacional de exportação. O crescente aumento da produção e produtividade da cultura deve-se a implantação de novas variedades criadas a partir de meios tecnológicos avançados. Em toda e qualquer cultura o fornecimento de nutrientes é indispensável, porém culturas como a soja, que vem sofrendo modificações por meio de programas de melhoramento genético apresentam maior exigência, isso porque quanto mais se explora o potencial produtivo da planta mais ela tende a retirar do solo, por esse motivo o abastecimento nutricional do solo e o estudo sobre quais nutrientes são mais irrelevantes quando não presentes é indispensável (BROCH; RANNO, 2009). Considerando a exigência da cultura, Broch e Ranno (2009) afirmam que com o aumento da produtividade houve uma significativa elevação da demanda por nitrogênio. Algumas plantas, comumente leguminosas, podem desenvolver mecanismos próprios de absorção e fixação de nitrogênio, isso pode ser desenvolvido por si só na maioria das leguminosas, e em outros casos em simbiose com bactérias do gênero Rhizobium e Bradyrhizobum. 8 Essas bactérias são extremamente eficientes no processo de absorção de nitrogênio e reduzem significativamente o custo em adubação na cultura. O Rhizobium sobrevive nas raízes, penetra através dos pelos radiculares e exige certas restrições para seu pleno desenvolvimento e sobrevivência (SOUSA; LOBATO, 2004 p. 93). Dentre as restrições estão o microclima, o tipo de solo, a acidez e o fornecimento de nutrientes que corroboram para o sucesso na absorção de nitrogênio e manutenção dos inoculados, como o caso do Molibdênio que melhora a simbiose. O objetivo desse trabalho é analisar a interação do micronutriente Molibdênio na absorção do macronutriente Nitrogênio e a ligação deste com bactérias simbióticas fixadoras do gênero Rhizobium. 9 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Aspectos gerais considerados no cultivo da soja 2.1.1 Solos do cerrado Solos como o do cerrado brasileiro já foram considerados improdutivos, por serem solos mais velhos, com pouca disponibilidade de nutrientes ou pobres, porém a partir de estudos descobriram que essa deficiência em grande parte era causada pela incapacidade da planta de absorver os nutrientes que nele estavam retidos, devido ao excesso de alumínio (Al). Segundo Sousa e Lobato (2004, p. 81), na presença do excesso de alumínio (Al) é reduzido o desenvolvimento das raízes, limitando a absorção de água, nutrientes e consequentemente a produtividade das culturas. Broch e Ranno (2009) afirmam que a disponibilidade de alguns nutrientes pode ser afetada pela presença do alumínio devido ao pH de reação destes ser diferente em relação a solos com essa característica, pois solos com alto teor de alumínio são solos ácidos e alguns elementos só são liberados em solos com pH mais básico. Fósforo (P) e Molibdênio (Mo) são exemplo de nutrientes com poder de reatividade em pH elevado, e possuem uma faixa de liberação 6,5 de 8,0 respectivamente, que os tornam elementos diferenciados em relação aos demais e ao tipo de solo do cerrado. Solos do cerrado apresentam outros aspectos além da acidez que interfere no desenvolvimento das culturas, que apesar de não serem solos pobres como se acreditavam, possuem baixos teores de Cálcio (Ca) e Magnésio (Mg). Segundo Sousa e Lobato (2004, p. 81) o problema da acidez, excesso de alumínio, baixo teores de cálcio e magnésio, ocorrem em camadas não só superficiais como também em camadas mais profundas do solo, sendo de se esperar que haja restrições químicas ao desenvolvimento de raízes. O pH do solo é considerado um dos maiores responsáveis pelo bom desenvolvimento das culturas. Segundo Broch e Ranno (2009), o pH é uma medida direta da acidez do solo possui uma faixa de 0 a 14, porém dentro da agricultura o máximo notado é 8 para o molibdênio enquanto a maioria dos outros fica me torno de 4,8, e consiste na concentração (atividade) de íons hidrogênio na solução do solo. A disponibilidade dos diversos elementos químicos necessários às plantas está em função do pH do solo e variam em função do aumento da solubilidade dos diversos compostos na solução do solo (Figura 1). 10 Figura 1. Relação entre o pH do solo e a disponibilidade de nutrientes. Fonte: FUNDAÇÃO MS, 2008. A faixa de variação dos nutrientes é bem ampla, porém o pH do solo deve ser estabelecido por meio de uma média dos principais nutrientes exigidos pela cultura e pelo pH. Malavolta citado por Malavolta; Monteiro, (1975, p. 206) afirma que um pH em torno de 6,5 é o mais favorável para a maioria das culturas, e que a cultura da soja por exemplo, apresenta uma produção relativa máxima com o pH 6,8. O pH também pode interferir na sobrevivência dos organismos vivos do solo. Malavolta (1981, p. 216) afirma que bactérias prosperam em solos com pH entre 5,5 e 7,0 e os fungos são facultativos vivendo em pH de 6,0 a 8,0, e a fixação de N molecular pelas bactérias simbióticas como Rizóbio (muito utilizado em inoculações na cultura da soja) é favorecida por pH próximo a neutralidade, e como regra pode-se considerar que o pH entre 6 e 7 é favorável a maioria dos microrganismos, com exceção apenas das bactérias oxidantes do enxofre (S). Para se alcançar um pH correto se faz necessário o uso de corretivos. 2.1.1.1 Métodos utilizados para correção de solos do cerrado Em solos com alto teor de alumínio, como o do cerrado é necessário a correção por meio de calcário ou gesso, isso dependerá do objetivo final e do sistema radicular da cultura a 11 ser implantada. Sousa e Lobato (2004, p. 81) afirmam que a correção da acidez superficial e subsuperficial se faz necessária para obter melhores produtividades, e que o calcário é mais indicado para o tratamento superficial, e o gesso para o tratamento subsuperficial, uma vez que este tem maior capacidade de percolação dentro do perfil do solo. A tomada de decisão sobre qual corretivo aplicar varia de acordo com a análise de 020 e 20-40 cm de solo, e geralmente a aplicação de calcário é sugerida quando o pH do solo estiver abaixo de valores entre 5,8 e 6,2, ou a saturação de base estiver abaixo de 60%, ou houver a presença de alumínio trocável (BROCH; RANNO, 2009). Segundo Sousa e Lobato (2004, p. 82) a calagem possibilita um maior desenvolvimento do sistema radicular das plantas, facilitando a absorção e utilização dos nutrientes e da água pela cultura. A quantidade de calcário a ser aplicada deve ser baseada na análise do solo, pois esta varia de acordo com o tipo de solo e do sistema de produção a ser desenvolvido. Em regiões cujo solo apresenta características típicas do cerrado, o método utilizado para o cálculo da necessidade de calcário (N.C.) é baseado nos teores de alumínio, cálcio e magnésio trocável, e varia em função da argila, este método tem a capacidade de elevar a saturação por base dos solos para valores médios ao redor de 49% (SOUSA ; LOBATO, 2004, p. 82). Aspectos que devem ser salientados na escolha do corretivo são o custo (baseado na distância entre a propriedade e local de aquisição) e o PRNT (Poder Relativo de Neutralização Total), pois estes podem inviabilizar a produção, tornando muito caro o investimento a ponto de não se superar pela produtividade. Segundo Sousa e Lobato (2004, p. 85) outro fator importante a ser observado na escolha do calcário é a classificação em relação aos nutrientes. Em solos do cerrado, é sugerido o uso dos que contém no mínimo 5,1% de MgO, são os calcários dolomítico ou magnesiano. A deficiência em nutrientes no solo do cerrado é uma questão um pouco polêmica, devido a indisponibilidade de alguns e ao pH diferenciado de outros, portanto Sousa e Lobato (2004, p. 82) afirmam que é importante salientar sobre o uso do calcário e o aumento do pH, pois, pode induzir a redução da disponibilidade de micronutriente como, zinco, manganês, cobre e ferro, porém com a adição de doses recomendadas de micronutrientes não tem havido problema na faixa de pH entre 5,5 e 6,3 ou de saturação por base de 40% e 60%. Para que não haja divergência entre os nutrientes devido a amplitude de diferenciação pH entre estes, e não ocorra deficiência de uns na presença de outros é necessário um meio termo, tanto no estabelecimento do pH, como na saturação de base exigida. É importante ressaltar que o calcário reage apenas onde está presente e normalmente são nos primeiros 20 cm de solo (camada arável), pois este não tem a capacidade de percolação no perfil do solo 12 como o gesso, e a incorporação em camadas mais profundas pode ser inviável, por isso de acordo com o com a cultura, seu sistema radicular, e época de plantio é necessário optar pelo uso de gesso (SOUSA; LOBATO, 2004, p. 89). Regiões em que é comum a ocorrência de veranicos são as que mais sofrem com relação ao cultivo em solos com características do cerrado (SOUSA; LOBATO, 1996). Estes solos possuem baixa capacidade de retenção de água, e o desenvolvimento apenas superficial (0 a 20 cm) das raízes faz com que a planta não tenha estrutura para se suprir, e observando isto, plantas que possuem o sistema radicular mais profundo se sobressaem melhor em condições adversas (BROCH; RANNO, 2009). Para o aprofundamento das raízes o uso de gesso é o mais indicado, pois, reduz rapidamente a saturação de alumínio em camadas mais profundas, é importante ressaltar que o gesso não neutraliza a acidez do solo (BROCH; RANNO, 2009). Em solos nos quais a camada superficial foi corrigida com calcário, o sulfato ao ser diluído movimenta-se para camada inferiores, acompanhado por cátions, especialmente o cálcio, isso quando é realizada a aplicação de gesso seguida da correção da acidez da camada superficial (SOUSA; LOBATO, 2004, p. 89). Sousa e Lobato (2004, p. 89) afirmam que com a movimentação dos cátions, ocorrem a redução no teor de alumínio tóxico, melhorando o ambiente de crescimento das raízes, além de aumentarem os teores de cálcio e magnésio. A Figura 2 mostra a relação entre as diferentes doses de gesso e os resultados que por meio destes refletem na saturação de base. Figura 2. Redução da saturação por Alumínio na CTC (capacidade de troca de cátions) da camada subsuperficial (abaixo de 20 cm) de um solo argiloso (55 - 60% argila) 6 (seis) meses após a aplicação de altas doses de gesso agrícola em superfície, Maracaju/MS. Fonte: FUNDAÇÃO MS (2008) 13 Broch e Ranno (2009) em seu texto citaram a Fundação MS que tem obtido ganhos em produtividades com a aplicação de gesso na cultura da soja em função das crescentes doses em solos argilosos. Na Figura 3 pode-se observar este ganho, e o autor afirma que em certas regiões pode-se observar ganho de até 5,0 sc ha em relação à testemunha por meio do fornecimento de altas doses de gesso agrícola. Figura 3. Produtividade da soja (sc há) em resposta à utilização de doses crescentes de gesso agrícola, safras 1999/00 a 2001/02, em solo argiloso (55% argila) com baixos teores de enxofre disponível, em Maracaju/MS. Fonte: FUNDAÇÃO MS,( 2008). 2.1.2 Cultura da soja A área direcionada ao plantio de soja no ano de 2012 variou em torno de vinte e quatro milhões de hectares. A produção sofreu uma queda de 11,2% em relação a safra passada com um decréscimo variando de 74 para 67 milhões de toneladas devido a seca em determinadas regiões. Situações como intempéries climáticos determinam a produção, por isso estar atento a fatores que são controláveis é uma tarefa para que se possa atingir o potencial máximo de produção, principalmente em regiões como a do centro oeste que é responsável por 51,7% da produção e composta em grande parte por cerrado (IBGE, 2013). 14 Cerca de 205 milhões de hectares correspondem área ocupada pelo cerrado brasileiro e 100 milhões estão disponíveis para o cultivo, deste total 12 milhões estão ocupadas com culturas anuais (RESK, 2001). A maioria destes solos são ácidos e de baixa fertilidade, e a produtividade torna-se mínima nessas condições, devido a isso a correção da acidez e o fornecimento correto dos nutrientes torna se imprescindível para o sucesso da produtividade da lavoura, principalmente quando se refere ao aumento sequencial de demanda por alimentos (FAGERIA, 2001; LIMA et al., 2000) Goiás é classificado como região de cerrado devido grande parte de suas áreas apresentarem características semelhantes, com árvores e tipo de solo bastante distintos. Porém ao contrário do que se espera pelas baixas condições do solo o estado tem aumentado cada vez mais suas produtividades e na safra atual sua produção se elevou em 3,6%, tendo uma estimativa de produção de 7.961.300 toneladas, alcançando o ranking nacional de 3° maior produtor (IBGE, 2013). O aumento sequencial da produção tem ocorrido devido ao surgimento de novas tecnologias, essas iniciaram a partir da Guerra Fria, quando o governo propôs a criação da Revolução Verde, com o desenvolvimento de pacotes tecnológicos que desencadearam uma série de divergências de opiniões. O principal objetivo dos pacotes tecnológicos eram acabar com a fome do país, e foi a partir desses que surgiram as novas variedades, e com essas a demanda elevada por fertilizantes, e a monocultura, que carreou o uso de pesticidas com maior incidência entre outros fatores (ROSA, 1998). A junção de variedades com alto potencial genético e o fornecimento adequado de nutrientes é uma base imprescindível quando se fala em produtividade, principalmente no caso da soja em que a quantidade de proteínas exigida é muito elevada e para suprir essa demanda é necessário o fornecimento na quantidade exata dos nutrientes exigidos, e neste caso o de maior importância é o Nitrogênio. Alves et al. (2006) comprovaram que a quantidade de Nitrogênio exportada para o grão pela fixação biológica de nitrogênio (FBN) é maior do que pelos fertilizantes nitrogenados, portanto, entender a fisiologia da planta é fundamental o sucesso da lavoura. 2.2 Aspectos fisiológicos 2.2.1Aspectos fisiológicos da cultura da soja 15 São diversos os fatores que interferem no bom desenvolvimento da cultura entre eles estão, clima; temperatura; fotoperíodo; disponibilidade hídrica; solo bem arejado e drenado, livre de empecilhos, corrigidos e que apresente disponibilidade de nutrientes para que facilite o acesso da planta a estes; livre de patógenos e de pragas. Portanto, são inúmeros os cuidados que se deve ter para obter sucesso na cultura. Os conjuntos de fatores citados acima devem ser conduzidos e observados continuamente, alguns como a temperatura, o clima, o fotoperiodo e a disponibilidade hídrica (em plantio de sequeiro) são consideráveis como fatores incontroláveis, já os demais como o manuseio do solo, o manejo de pragas e doenças, são possíveis de se manipular bem. No caso dos fatores incontroláveis como o déficit hídrico deve se atentar as épocas de plantio, pois há fases de desenvolvimento da planta que envolvem elevada demanda deste. Segundo Casagrande et al., (2001), aproximadamente 90% do peso da planta é constituído de água, e esta atua praticamente todos os processos fisiológicos e bioquímicos, além de desempenhar a função de solvente, por meio do qual gases, minerais e outros solutos entram nas células e movem-se na planta. 2.2.2 Resposta da planta em relação aos fatores ambientais. A ocorrência do déficit hídrico interfere de acordo com sua severidade e época em que se ocorre. Em soja, nas fases de germinação e emergência, diminui o estande de plantas. No florescimento, causa o aborto das flores e impede a antese, enquanto no enchimento dos grãos, afeta o peso dos grãos e, consequentemente, a produção (BERLATO, 1981; FAGERIA, 1989 citado por CASAGRANDE et al., 2001). Além disso a falta de água reduz ou impossibilita o processo fotossintético, isso porque desidrata o citoplasma e fecha os estômatos. Os estômatos funcionam como válvulas reguladoras da entrada e saída de água, são encontram em frutos, caules jovens e principalmente nas folhas. Atuam na transpiração, fotossíntese, respiração, também como termorreguladores. Suas principais funções são ao abrir absorver CO2 para a realização do processo fotossintético, e ao fechar evitar a perca de água, chamado este processo de transpiração. A abertura ou fechamento dos estômatos variam de acordo com a temperatura e disponibilidade de água. A temperatura ideal para abertura dos estômatos varia entre 25 e 30°C, temperaturas maiores que 40°C causam o fechamento devido ao aumento da respiração e a diminuição do teor de água interno. Nas plantas, o aumento de temperatura é diretamente 16 proporcional à atividade fotossintética. As reações catalisadas enzimaticamente podem ser aceleradas, resultando na perda da atividade das enzimas, o que comprova à tolerância das plantas ao calor (BIETO; TALON, 1996) Com a indisponibilidade hídrica e as elevadas temperaturas consequentemente ocorre o fechamento dos estômatos, com isso a planta reduz o fluxo interno de seiva bruta e também o processo fotossintético, pois uma vez que as temperaturas se elevam deixam de acontecer nos estômatos os processos de absorção de CO2, o fluxo diminui devido à planta não absorver água do solo por pressão e também porque esta acaba se tornando menos disponível devido a evaporação do solo. Essa falta de disponibilidade de água pode acarretar o travamento da planta, pois a planta necessita de água para a realização de seus processos metabólicos e também para que haja a absorção de nutrientes, pois estes para serem absorvidos devem estar presentes no soluto do solo, pois a planta não consegue captar os nutrientes em um solo seco. De acordo com o citado anteriormente é possível entender que um fator liga se diretamente ao outro, portanto, o fornecimento de nutrientes sem a presença de água torna-se totalmente dispensável, uma vez que a planta não sobreviverá e não conseguirá absorver devido ao fechamento dos estômatos e a indisponibilidade de soluções no solo. Observar todos os fatores é extremamente importante, porém estes são mais evidenciados em plantio de sequeiro e na ocorrência de veranicos, por isso escolher bem a época de plantio para que não ocorra casos irreversíveis de perda tornam-se essencial. Estes normalmente coincidem com a época de florescimento da planta e levam ao abortamento de flores causando grandes prejuízos. O abortamento de flores ocorre porque a planta evita a perda de água desviada para as flores e enchimento dos grãos na tentativa de sobreviver. 2.3Aspectos nutricionais Existem inúmeras leis que determinam o mundo da nutrição de plantas, porém entre as que prevalecem esta a Lei do mínimo ou Lei de Liebig (1843), que determina que “As produções das culturas são reguladas pela quantidade do elemento disponível, ou fator de produção que se encontra no mínimo em relação às necessidades das plantas”, ou seja, o crescimento de uma planta esta limitado ao nutriente que se encontra em menor necessidade no solo, portanto o sincronismo ao fornecer os nutrientes torna se fator limitante para a produção. 17 A eficiência nutricional é de grande importância na produção das culturas anuais, esta torna-se imprescindíveis para o aumento da produtividade principalmente ao referir- se em cultivares com alta tecnologia com genes de alta produtividade. No entanto, o custo com fertilizantes torna- se altamente representativo dentro dos custos totais da lavoura representando cerca de 30% do custo de produção total (FAGUERIA, 1998). A nutrição de plantas tem influência direta nos diversos ciclos da planta, portanto, da fase germinativa até a reprodutiva cada uma é representada por uma necessidade específica. Essas necessidades variam não só de acordo com a fase, mas de acordo com cada cultura, como exemplo está a exigência da cultura do eucalipto em boro, micronutriente responsável por evitar a morte da gema apical da planta, portanto entender a exigência da cultura em que deseja cultivar é primordial para que não haja perdas, ou demasio acarretando prejuízos. 2.3.1Interferência dos nutrientes nas fases de desenvolvimento da planta Cada nutriente tem sua especialidade, e o equilíbrio entre estes é o principal fator ligado ao sucesso da cultura. No caso de solos como o das regiões do cerrado certos nutrientes apresentam limitação, como o fósforo, o cálcio e o magnésio. Explica-se esta situação porque o elemento tem forte interação com o solo. A fixação de P em latossolo vermelho-escuro de cerrado chega a até 90% (FAGERIA; BARBOSA FILHO, 1987). Em estudos Fageria (1998) explica que em relação a parte aérea e as raízes, pode-se concluir que entre os três macronutrientes (N, P, K), o P é o nutriente mais limitante no crescimento de culturas anuais e que, em quantidades adequadas, estimula o desenvolvimento radicular, o que certamente está relacionado à absorção de nutrientes e, consequentemente, à eficiência nutricional. O cálcio e o magnésio que também são limitados em solos do cerrado tem papel fundamental na planta. O cálcio atua na fixação do fósforo, e como principal função confere aos tecidos novos (flores e frutos) maior resistência a quedas prematuras e ao abortamento, já o magnésio é indispensável para o processo de formação de fotossíntese e é um ativador de enzimas. Além de suas funções principais os dois tem influencia na resposta a aplicação de K em soja (OLIVEIRA et al., 2001) O potássio é o nutriente mais extraído pela soja e o que se apresenta em maiores concentrações nos tecidos, com exceção do nitrogênio, fixado simbioticamente (TANAKA; MASCARENHAS, 1992 citado por OLIVEIRA et al., 2001). No estádio de crescimento vegetativo da soja é o período de maior exigência do K, apresentando a velocidade de 18 absorção máxima do nutriente nos trinta dias que antecedem ao florescimento (BATAGLIA; MASCARENHAS, 1977 citado por OLIVEIRA et al, 2001). 2.3.2 Contribuição do nitrogênio para a produtividade da soja È o elemento mais abundante na atmosfera terrestre (em torno de 70%), segundo Sousa e Lobato (2004, p. 97) o nutriente que mais limita a produção no cerrado é o nitrogênio, pois apesar de presente no solo, na forma de matéria orgânica ou mineralização, pode ser esgotado rapidamente, por ser muito volátil. Por outro lado as condições oferecidas pelo cerrado de temperatura e umidade aceleram o processo de degradação da matéria orgânica e volatização desse nutriente. O nitrogênio é essencial ao crescimento da cultura da soja. É responsável pela multiplicação celular, pela constituição proteica, e pela formação de clorofila. Em experimentação com milho foi observado que a adubação nitrogenada influencia não só na produtividade, mas também a qualidade do produto em conseqüência do teor de proteína nos grãos (SABATA; MASON, 1992; LANDRY; DELHAYE, 1993; ZHANG et al., 1994 citado por FERREIRA et a., 2001). Segundo Hungria, Campo e Mendes (2001), são mais facilmente absorvidos pelas plantas os fertilizantes nitrogenados, no entanto são gastos seis barris de petróleo por tonelada de NH3 produzido, além da poluição gerada, e a baixa eficiência explicita nas plantas, raramente ultrapassando 50%, a outra metade é perdida em função da lixiviação, da desnitrificação, e volatilização. Outro aspecto considerado na fertilização química é inviabilização em relação ao custo comparado com práticas alternativas como exemplo a fixação simbiótica. Cerca de 30% do custo de uma lavoura está relacionado ao uso de fertilizantes, e sem os mecanismos desenvolvidos pela soja no processo de Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN) no solo o custo se elevaria demasiadamente já que a quantidade exigida é alta Conforme Campo e Hungria (2000) a cada 1.000 kg de soja produzida são necessários, aproximadamente, 80 kg de N. 2.3.3 Mecanismos desenvolvidos pela cultura para absorção e Fixação de Nitrogênio A fixação do nitrogênio pode ocorrer de maneira biológica, na qual ocorre de duas maneiras, a primeira é a simbiótica que ocorre com as bactérias do gênero Rhizobium em 19 simbiose com plantas leguminosas durante o seu desenvolvimento, a segunda é a assimbiótica essa fixação se dá por bactérias de vida livre no solo, no entanto a quantidade fixada por essas bactérias não são expressivas, e também pode ocorrer a fixação não biológica de nitrogênio devido a descargas elétricas, combustão e vulcanismo (FAGERIA, 1989). A cultura da soja tem obtido sucesso no plantio direto e na consorciação com bactérias comumente chamadas de rizóbio, das espécies Bradyrhizobium japonicum e Bradyrhizobium ellkaniinodulam estas em simbiose com soja proporcionam a absorção por meio simbiótico (Hungria et al., 2001). Sem essa consorciação tornaria inviável o cultivo da cultura devido aos elevados custos que o produtor teria com fertilizantes (VARGAS; HUNGRIA, 1997). A inoculação das sementes de soja com bactérias do Gênero Bradyrhizobium visa introduzir estirpes de bactérias eficientes na FBN (Fixação Biológica de Nitrogênio) e aumentar a sua população em relação às estirpes existentes no solo que não são significativas nesse processo e, deste modo, aumentar o número de nódulos, a eficiência de FBN e a quantidade de N fixado (BROCH; RANNO, 2009). A interação simbiótica do rizóbio com a soja depende de uma série de fatores, entre eles estão a necessidade um microclima favorável, pois são sensíveis a altas temperaturas e a exposição solar pode causar desidratação e morte. Outro fator é a necessidade da consorciação com o molibdênio, sem este presente o rizóbio diminui suas taxas de crescimentos, em seu texto Marschner (1993) afirma que o molibdênio tem papel vital na fixação simbiótica do N pelos rizóbios e exerce papel indispensável na assimilação do nitrato absorvido do solo. 2.3.4 Processos de inoculação Segundo Sousa e Lobato (2004, p. 100), o processo de inoculação na cultura da soja com bactérias fixadoras de nitrogênio promove uma economia anual de 1.000.000 toneladas de Nitrogênio, devido a redução do uso de adubos nitrogenados, porém no cerrado inicialmente houveram problemas na adaptação sendo necessária a complementação com adubos químicos. Porem após determinado tempo de pesquisa descobriu-se a possibilidade do lançamento de novos inoculantes com estipes com melhores capacidades competitivas, adaptativas e fixadora. Segundo Sousa e Lobato (2004, p. 99), a formação de nódulos inicia-se a partir da sinalização da hospedeira ao rizóbio, isso ocorre por meio da liberação de compostos fenólicos (flavonóides) no solo os quais atraem o rizóbio ao encontro das raízes. 20 Isoflavonóide é uma substância denominada de fitoestrogênio e tem a capacidade de promover ligações com receptores hormonais. Segundo Sousa e Lobato (2004, p. 116), geralmente o surgimento dos nódulos ocorre do quinto ao oitavo dia após a emergência, e uma nodulação de quatro a oito nódulos pode ser considerada satisfatória. Esta quantidade é detectada por volta dos doze dias após emergência, cerca de 15 a 30 nódulos são considerados um nível bom na época de floração Os genes responsáveis pela nodulação codificam as moléculas sinalizadoras e a planta hospedeira apresenta receptores (lecitinas), produzidos nos próprios pêlos radiculares, com isso as células dos pelos nodulam e se enrolam. Com o desenvolvimento da infecção é formado um canal dentro do pêlo radicular, enquanto na camada externa do cilindro vascular é iniciado o rearranjo do citoesqueleto microtubular. A ativação das células internas do cortéx inicia-se a partir desse ponto, gerando nódulos meristemáticos que tem a capacidade de promover a fixação biológica do nitrogênio (FAGAN et al., 2007). Segundo Hungria, Campo e Mendes (2001), nódulos ativos metabolicamente tem coloração interna que varia entre o rosa e o vermelho. A leghemoglobina é a responsavel por essa coloração, e tem a função de transportar oxigênio, essencial às funções vitais da bactéria. A inibição temporária no trasporte da auxina é um problema causado durante a infecção com o rizóbio, pois promove um acúmulo do hormônio na região do nódulo, e após a nodulação os níveis de auxina nessa região sofrem acentuado declínio, porém com incremento subsequente. O hormônio etileno presente na raiz aumenta a nodulação e no caso serve para as leguminosas como regulador da infecção das bactérias fixadoras. Outro hormônio que é associado à nodulação é a citocinina, em altos níveis ela aumenta a nodulação, enquanto que baixos níveis são relacionados ao aumento de nitrogênio no solo (FAGAN et al., 2007). A FBN é uma técnica bastante eficiente, porém apresenta algumas restrições, pois o rizobio para sobreviver necessita de condições favoráveis ao seu desenvolvimento. Fagan et al (2009) afirmam que o nódulo, resultado da união da planta com a bactéria é uma estrutura muito frágil a alterações no meio em que se encontra, portanto, atentar-se para esse aspecto é fundamental para o sucesso da inoculação. 2.3.5 Fatores que interferem na nodulação e eficiência da Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN). De acordo com Kamicker e Brill (1986), a tensão da água, teor de O2 no nódulo, temperatura e pH do solo, salinidade, toxinas e predadores são alguns dos determinantes na 21 FBN.Outro fator de importância nesse sentido é a deficiência de alguns nutrientes, que tem ligação direta com a sobrevivência do rizóbio. Segundo Zhang et al. (1996), temperaturas inadequadas em torno de 15°C diminuem e até inibem a atividade das mais variadas raças de bactérias responsáveis pela FBN, a temperatura considerada ideal é em torno de 25°C. Outro aspecto como a indisponibilidade hídrica afeta a atividade da nitrogenase limitando a disponibilidade de oxigênio na zona do bacteróide restringindo a respiração. Fagan et al. (2007) afirmam que o pH e a disponibilidade de alguns nutrientes está diretamente ligada com a fixação de nitrogênio, o autor complementa que para se obter boa eficiência de bactérias fixadoras a nível de solo, este deve apresentar pH em torno de 6,5. Altos teores de alumínio trocável e íons H+ prejudicam o desenvolvimento radicular, o crescimento do rizóbio e a infecção radicular e para se controlar estes fatores são necessários o uso de corretivos (SILVA et al., 2002). Silva et al. (2002) em seu experimento com soja sob diferentes doses de calcário (0; 2, 4 e 8 t.ha-) e com estirpes resistentes a acidez de solo, afirma que é ocorrido uma diminuição na atividade de fixação de nitrogênio na utilização de elevadas dosagens de calcário sob solos muito ácidos. Entretanto é necessário acautelar-se para esse aspecto, uma vez que o equilíbrio de pH é necessário, apesar de alguns nutrientes como o molibdênio e o fósforo apresentarem melhor reatividade em faixas mais elevadas. 2.3.6 O uso do Molibdênio (Mo) na cultura da soja e sua interação com o rizóbio Kaiser et al (2005) afirmam que o molibdênio é um elemento vestigial de transição encontrados no solo, e pode existir em vários estados de oxidação que variam de zero a VI, em que VI é a forma mais comum encontrado na maioria dos solos agrícolas. Semelhante para a maioria dos metais necessários para o crescimento das plantas, molibdênio tem sido utilizado por enzimas específicas de plantas para participar na redução e reações oxidativas. A concentração de óxidos de adsorventes (por exemplo, óxidos de ferro), a extensão da drenagem da água, os compostos orgânicos encontrados em colóides do solo e principalmente o pH do solo estão fortemente envolvidos na disponibilidade de molibdénio para o crescimento da planta. Reddy et al. (1997) afirmam que em solos alcalinos, o molibdênio torna-se mais solúvel e é acessível às plantas principalmente na sua forma aniônica, em compensação solos ácidos (pH <5,5) reduz a disponibilidade devido a união e adsorção com óxidos. 22 Na soja a principal atuação do Molibdênio está no processo de fixação biológica do nitrogênio (FBN). Onde participa como catalizador da enzima nitrogenase, que é responsável pela transformação do N atmosférico em amônia (reações redox). Esse elemento também participa do complexo enzimático da nitratoredutase, responsável pela assimilação do nitrato pelas plantas, atuando como doador de elétrons (TAIZ; ZEIGER, 2004). Broch e Ranno (2009) afirmam que em média, a utilização de Mo e Co tem proporcionado um incremento de 4,5 sc por hectare na produtividade da soja, e na abertura de áreas em algumas situações em que solos são muito pobres em Mo tem-se observado respostas superiores a 20 sc por hectare. A Figura 4 mostra a diferença visual do plantio de soja com e sem o uso de Molibdênio. Quando a peletização com baixas doses de Mo é feita imediatamente antes da semeadura ocorre uma excelente nodulação e aumento na velocidade de crescimento, no número de sementes por vagem e no rendimento de grãos (SFREDO et al., 1997; ROSOLEM, 1982). Figura 4. Aspecto visual das plantas da soja sem molibdênio (à esquerda, com deficiência visual) e com molibdênio (à direita, normais) via foliar em V4 em área com baixos teores disponíveis deste nutriente. Fonte: FUNDAÇÃO MS (2008). Em trabalhos realizados com feijoeiros, Epstein (1975) afirma que o molibdênio é componente da nitrogenase e da redutase duas enzimas importantes no metabolismo do nitrogênio. A nitrogenase é essencial à fixação do N do ar nos nódulos radiculares, e a 23 redutase do nitrato, indispensável ao aproveitamento dos nitratos absorvidos. Pessoa et al., (2000) e seu texto concluem que a carência de molibdênio, pode afetar o metabolismo do nitrogênio, e ser uma das causas da baixa produtividade. Nicolosso e Santos (1990), em experimentos realizados, constataram que em tratamento em que se utilizou molibdênio associado a inoculação houve aumento da simbiose quando associado a doses intermediarias de N. A fixação biológica é seriamente afetada, quando ocorre deficiência de Mo, tendo em vista que este nutriente faz parte da enzima nitrogenase responsável pelo processo da fixação (MARSCHNER,1986). Segundo Lantmann (2004), a deficiência de Mo na soja é semelhante a deficiência de nitrogênio, isso ocorre porque um é dependente do outro, e a deficiência de ambos pode acarretar uma reação em cadeia, esta pode ser percebida na coloração (amarelada pálida) das folhas mais velhas, enquanto que o molibdênio se desloca das folhas mais velhas para as mais novas. Gris et al. (2005) constataram que não houve diferença estatística entre os tratamentos com uso de molibdênio quanto à produtividade, esses resultados discordam dos da EMBRAPA (2004). Porém para Gris et al. (2005), mesmo não ocorrendo efeitos significativos com a aplicação de Mo, em relação a testemunha a produtividade da soja aumentou de 2.219 kg hectare para 2.413 kg hectare, com a aplicação de 40 g por hectare de Mo via peletização das sementes, e para 2.415 kg hectare, coma adubação foliar de 80 g hectare de Mo, aumentando, portanto, em 196 kg ha-1 a produção de grãos com esta adubação foliar. 24 3 CONSIDERAÇÕES FINAIS A FBN é de extrema importância para o sucesso em plantio de grãos de soja, esta contribui para a economia, para a redução do uso de adubos químicos e diminuição da poluição ao meio ambiente e contaminações do lençol freático, além da redução do uso de fontes não renováveis como petróleo e diminuição dos custos para o produtor. O uso dessas consorciações com bactérias tem alavancado o sucesso da agricultura, principalmente quando se refere a sustentabilidade. A manutenção do meio para sobrevivência dessas bactérias é um aspecto um pouco delicado, sendo necessário redobrar a atenção para que não ocorram perdas em produtividades. A contribuição do molibdênio para esta manutenção ainda é questionada, alguns autores afirmam que a influência é insignificante, outros já acreditam e supervalorizam o nutriente, afirmando que há sim ganhos em produtividades com a incorporação do nutriente. O que se sabe é que este participa de processos metabólicos essenciais a manutenção da planta, e que a deficiência deste pode sim acarretar outras deficiências de forma indireta. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS AGROSTAT. Exportações motor do agronegócio brasileiro. Revista Política Agrícola XXI, v. 2, 2012. ANDRADES, T. O. de; GANIMI, R. N. Revolução verde e a apropriação capitalista. BROCH, D. L; RANNO, S. K. Fertilidade do solo, Adubação e Nutrição da Cultura da Soja. FUNDAÇÃO MS - Tecnologia e Produção: Soja e Milho 2008/2009. v. 2 CAMPO, R. J.; HUNGRIA, M. 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